Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Схемотехника. Моделирование вольт-амперных характеристик биполярных транзисторов. Практикум
.pdf
21
3.2.4. В свойствах этого источника установить нулевым минимальное
5
minБmaxБ
Б
II
I
значение тока базы, а максимальное было определено ранее из условия, чтобы
ток коллектора не превышал допустимой величины в 0,9 ∙ I
. Проверить это
К max
условие:
– установить ток источника питания базы равным нулю;
– установить максимальное напряжение питания выходной цепи и вклю-
чить схему;
– медленно увеличивая ток базы, наблюдать за повышающимся током
коллектора.
Если ток коллектора достигает значения 0,9 ∙ I
, то следует прекратить
К max
дальнейшее увеличение тока базы. Зафиксировать это значение, выключить
схему и в свойствах источника тока максимальное значение поменять на зафиксированное.
Если ток базы максимален, а ток коллектора не достиг величины
0,9 ∙ I
, то выключить схему, в свойства источника тока увеличить макси-
К max
мальное значение, оценивая примерно необходимое увеличение, и вновь проделать п. 3.2.4. По окончании проверки выключить схему.
3.2.5. Установить минимальный (нулевой) ток базы.
3.2.6. Снять выходную ВАХ для установленного тока базы:
– установить минимальное (нулевое) напряжение питания выходной цепи
и включить схему;
– увеличивая напряжение питания выходной цепи от нуля до максималь-
ного значения, фиксировать текущее напряжение и соответствующий ему ток
коллектора; количество отсчетов должно быть не меньше 15…20.
3.2.7. Увеличить ток базы на величину
и измерить выходную характеристику транзистора для этого тока базы в соот-
ветствии с алгоритмом п. 3.2.6.
3.2.8. Увеличивая ток базы с указанным приращением до его максималь-
ного значения, получить набор данных для построения выходных ВАХ, соот-
ветствующих разным токам базы.
3.2.9. Построить на одном графике все измеренные выходные ВАХ (ре-
комендуется в Excel).
3.2.10. Сравнить построенные выходные ВАХ и сделать выводы.
3.2.11. Сохранить экспериментальную схему и полученные результаты.
22
4. Контрольные вопросы
1. Что такое входные ВАХ биполярного транзистора?
2. Что такое выходные ВАХ биполярного транзистора?
3. Что такое характеристика передачи биполярного транзистора?
4. Какие существуют режимы работы транзистора?
5. От чего зависит ток коллектора транзистора?
6. Что такое коэффициент передачи тока базы транзистора?
7. Как экспериментально интерактивным методом получить и построить
входные ВАХ?
8. Как экспериментально интерактивным методом получить и построить
выходные ВАХ?
23
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2.
МОДЕЛИРОВАНИЕ В РЕЖИМЕ DC SWEEP
1. Цель работы
Изучить измерение ВАХ транзистора в режиме DC Sweep Analysis.
2. Методические указания
В режиме DC Sweep Analysis (Анализ изменений на постоянном токе)
происходит автоматическое периодическое изменение («качание») в задавае-
мых пределах параметров источников питания постоянным напряжением или
постоянным током входной и (или) выходной цепей и наблюдение за измене-
ниями токов и напряжений в разных точках схемы, вызванных этим изменени-
ем. Конденсаторы в схеме при этом воспринимаются как обрыв цепи, а катушки индуктивности ― как короткие замыкания их выводов.
Как видно, моделирование параметров происходит на постоянном токе,
т. е. изменяется рабочая точка транзистора.
3. Лабораторная часть
3.1. Измерение входных ВАХ
Входная ВАХ транзистора ― это зависимость IБ(U
) при разном, но по-
БЭ
стоянном напряжении питания выходной цепи (UКЭ = const). Необходимо исследовать, как и в предыдущей работе, две входных ВАХ соответственно при
двух значениях напряжения питания выходной цепи:
– U
– U
= 0 В;
ВЫХ
= 0,9 ∙ U
ВЫХ
КЭ МАКС
В.
3.1.1. В соответствии с требованиями Multisim и задачей измерения составить схему (рис. 20), содержащую исследуемый транзистор, ограничительный резистор R с тем же номиналом, что и в первой лабораторной работе, и два
источника постоянного напряжения для питания входной и выходной цепей заданного транзистора.
24
Рис. 20. Схема DC Sweep моделирования входных ВАХ транзистора
Обратить внимание на правильность полярности подключения источ-
ников питания!
Особенность DC Sweep-моделирования состоит в том, что параметры ис-
точников питания постоянного тока или постоянного напряжения не играют
роли и могут быть любыми. Все изменения на постоянном токе определяются
параметрами самого режима «качания». Поэтому в Свойствах источников питания постоянным напряжением выставить нулевое напряжение.
3.1.2. Выставить параметры моделирования. Для этого:
– открыть вкладку Моделирование (рис. 21);
Рис. 21. Вкладка Моделирование
25
– нажать на кнопку Анализ и моделирование и в открывшейся вклад-
ке ― Изменения на DC (рис. 22).
Рис. 22. Окно установки параметров моделирования
3.1.3. Установить параметры изменения напряжения источника питания
V1 входной цепи транзистора:
– Начальное значение ― 0 V;
– Конечное значение ― определенное в первой лабораторной работе при
условии, что ток коллектора не будет более 0,9 ∙ I
К max
;
– Приращение ― чем меньше эта величина, тем более точной и гладкой
будет получена характеристика. Рекомендуется, чтобы приращение составляло
примерно (0,01…0,05) от величины конечного напряжения.
3.1.4. Установить параметры изменения напряжения источника питания
V2 выходной цепи транзистора:
– Начальное значение ― 0 V;
– Конечное значение ― 0,9 ∙ U
– Приращение ― выставить то же самое значение, т. е. 0,9 ∙ U
КЭ max
В;
КЭ max
В.
При таких установках вначале будет установлено нулевое коллектор-
ное напряжение и проведено моделирование входной характеристики, а за-
тем, с учетом величины приращения, ― коллекторное напряжение
0,9 ∙ U
КЭ max
В и вновь проведено моделирование. Таким образом, будут полу-
чены две входные характеристики транзистора при указанных напряжениях
коллекторного питания.
3.1.5. Включить режим моделирования кнопкой Пуск (или F5).
26
В результате по параметрам моделирования, приведенным на рис. 22, бу-
дут построены две входные ВАХ (рис. 23).
Рис. 23. Входные ВАХ
3.1.6. Составить правильные обозначения графиков и подписи параметров, изображенных по осям. На свободном месте нажать правую кнопку мышки, в открывшейся вкладке левой кнопкой мышки выбрать Свойства (рис. 24).
Рис. 24. Окно изменения параметров графиков
27
В появившемся окне сделать надписи, соответствующие проводимым из-
мерениям (рис. 25).
Рис. 25. Окно формирования надписей к графикам
3.1.7. Перенести оцифрованные параметры входных характеристик в Excel. Для этого левой кнопкой мышки нажать на кнопку Экспорт в Excel
(см. рис. 23). В появившемся окне выбрать обе кривые и нажать ОК (рис. 26).
Рис. 26. Выбор данных
28
Результатом этой операции будет перенос количественных параметров
моделирования в Excel (рис. 27).
Рис. 27. Фрагмент экспериментальных данных ВАХ в Excel
3.1.8. Используя перенесенные данные, построить входные ВАХ на том
же графике, что и в лабораторной работе с интерактивным моделированием
(см. п. 3.1.12 указанной лабораторной работы).
3.1.9. Сравнить построенные зависимости и сделать выводы.
3.1.10. Сохранить экспериментальную схему и полученные результаты.
3.2. Измерение выходных ВАХ
Выходные ВАХ описываются зависимостью IК(U
) при разных, но по-
КЭ
стоянных токах базы (IБ = const). Поэтому, как и в первой части этой работы,
целесообразно выбрать нерегулируемые источники питания: для входной цепи
источник постоянного тока, для выходной ― постоянного напряжения. Схема
измерения выходных ВАХ приведена на рис. 28.
Рис. 28. Структурная схема DC Sweep моделирования выходных ВАХ транзистора
3.2.1. Установить параметры DC Sweep (Изменения на DC) моделирования. Для этого войти во вкладку с установками моделирования (рис. 29) и выставить следующие параметры:
29
– напряжение питания выходной цепи ― от 0 до 0,9 ∙ U
КЭ max
с прираще-
нием примерно (0,01…0,05) ∙ U
КЭ max
;
– минимальный и максимальный ток базы и его приращение задать таки-
ми же, как и в первой лабораторной работе при интерактивном моделировании;
Рис. 29. Вкладка Анализируемые параметры
– выбрать во вкладке Переменные коллекторный ток транзистора
(рис. 30) и нажать кнопку Сохранить.
Рис. 30. Выходные переменные
3.2.2. Провести моделирование выходных ВАХ транзистора, нажав кнопку Пуск (или F5), и получить семейство выходных характеристик транзистора.
Подобно тому, как это было сделано при моделировании входных вольт-
амперных характеристик транзистора в первой части этой лабораторной рабо-
ты, нажать правой кнопкой мышки на свободном месте поля графиков и вы-
брать вкладку Свойства. В появившемся окне сделать надписи, соответствую-
30
щие проводимым измерениям, составить правильные обозначения графиков и
подписи параметров, изображенных по осям (рис. 31).
Рис. 31. Выходные ВАХ транзистора в режиме DC Sweep
3.2.3. Перенести оцифрованные параметры выходных ВАХ в Excel.
3.2.4. Используя перенесенные данные, построить выходные ВАХ на том
же графике, что и в лабораторной работе с интерактивным моделированием.
3.2.5. Сравнить построенные зависимости и сделать выводы.
3.2.6. Сохранить экспериментальную схему и полученные результаты.
4. Контрольные вопросы
1. Какой должна быть полярность напряжения питания входной цепи би-
полярного транзистора типа n-p-n?
2. Какой должна быть полярность напряжения питания выходной цепи
биполярного транзистора типа n-p-n?
3. Какой должна быть полярность напряжения питания выходной цепи
биполярного транзистора типа p-n-p?
4. Составьте алгоритм моделирования входных характеристик биполярного транзистора.
5. Составьте алгоритм моделирования выходных характеристик биполярного транзистора.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]